CN102807307B - 玻璃熔体处理装备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃熔化处理容器，例如玻璃熔化炉，包括一个具有一堆的多件电极材料块的侧壁单块电极、或者一个可推动的电极；以及，一种使用所述容器制造玻璃材料的方法。在容器的使用周期期间，所堆叠的单块电极的可推动性和/或使用延长了容器的寿命，并且提高了玻璃熔体的质量。

Description

玻璃熔体处理装备和方法
相关申请的交叉引用
根据美国法典第35章第119节，本申请要求于2011年5月31日提交的序列号为61/491469的美国临时申请的优先权权益，本申请依赖于该美国临时申请的内容，并且该美国临时申请以参引方式整体纳入本文。
技术领域
本发明涉及玻璃熔体（glassmelt）处理装备和方法，具体而言，本发明涉及使用电极熔化玻璃材料的电气玻璃熔化炉（electricalglassmeltingfurnace），以及相应的熔化方法。本发明用于例如熔化适于用在设备的光学部件和/或电气部件（例如，用于LCD显示器的玻璃衬底）中的光学玻璃材料。
背景技术
玻璃材料广泛用在光学设备和/或光电设备中，所述光学设备和/或光电设备例如为照相机和投影机的透镜和滤镜、阴极射线管、等离子体显示器、灯壳（lampenvelope）、以及LCDTFT和滤色镜衬底。在许多这些应用中，尤其在LCDTFT和滤色镜衬底中，要求玻璃材料具有高度均匀的化学成分和物理特性。玻璃板内的非均一性，例如气泡、条纹和条痕、结石、铂杂质等，可导致屏幕上显示不希望的图像变形。
为了为上述这些应用生产符合要求的高质量玻璃材料，需要特殊的玻璃熔化炉，其中原料和碎玻璃被充分熔化，以获得具有预期化学成分的基本均匀的玻璃熔体，所述玻璃熔体随后经受气泡移除和搅拌，之后被传送至成形设备。在玻璃衬底被用作LCDTFT和滤色镜衬底的情况下，成形设备可以是浮法成形工艺中的锡浴（tinbath），或者溢流熔融下拉工艺中的隔管（isopipe）。位于美国纽约Corning的CorningIncorporated专门致力于使用溢流熔融下拉工艺来制造具有精密度的原生表面的LCD玻璃衬底。
玻璃熔化炉在非常高的温度下运行，从而使得玻璃材料能够充分熔化。对于通常用于LCD衬底的无碱硼硅酸盐玻璃，熔化温度可高达1500℃以上。处于所述高温下的玻璃熔体是高度腐蚀性的，甚至对于在构造炉时所使用的耐熔材料也是高度腐蚀性的。恶劣的运行条件会造成耐熔材料的不希望出现的离解，从而造成随后玻璃熔体中的夹杂物，并缩短所述熔化炉的期望使用寿命。
常规的熔化炉利用燃料（例如，天然气等）的燃烧火焰，以提供所需要的能量的至少一部分，使炉达到获得玻璃熔体的高运行温度。通过使由与玻璃熔体直接接触的耐熔电极所提供的电流经过玻璃熔体而获得的额外的焦耳热可用于增强燃料的燃烧。各种高温导电材料（例如，铂以及铂合金、钼、SnO2陶瓷材料、石墨等）被公开为电玻璃熔化炉中的电极材料。可通过所述炉的侧壁和/或底部壁将电极插入玻璃熔体中。然而，那些常规的电气增强熔化炉总是具有这样的缺点或那样的缺点，尤其是短的使用寿命。
因而，仍需要一种改进的玻璃熔化炉。本发明满足这一需求和其他需求。
发明内容
在此公开了本公开内容的几个方面。应理解，这些方面可能彼此重叠，或者可能不彼此重叠。因而，一个方面的一部分可能落入另一方面的范围内，反之另一个方面的一部分也可能落入一方面的范围内。
每一方面都通过多个实施方案阐释，所述多个实施方案本身可包括一个或多个具体实施方案。应理解，所述实施方案可能彼此重叠，或者可能不彼此重叠。因而，一个实施方案的一部分，或者一个实施方案的具体实施方案，可能落入另一实施方案或该另一实施方案的具体实施方案的范围内，或者可能未落入另一实施方案或该另一实施方案的具体实施方案的范围内，反之亦然。
本公开内容的第一方面涉及一种用于处理玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
（A）一个非电极（non-electrode）部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
其中，0.01≤HT2/HT1<1.00；
所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；以及
一个电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向炉的中心移动。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，TH1/TH2≤1.00，在某些实施方案中TH1/TH2≤0.90，在某些实施方案中TH1/TH20.80,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.70,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.60,在某些实施方案中TH1/TH20.50,在某些实施方案中TH1/TH20.40,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.30,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.20,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.10。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述容器是玻璃熔化炉。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，0.30≤HT2/HT1<1.00;在某些实施方案中0.50≤HT2/HT1<1.00;在某些其他实施方案中0.70≤HT2/HT1<1.00。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块(monolithic)电极主体。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述多个电极材料块形成至少两个段（segment），每一段连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述段独立且单独地向内朝向炉的中心移动。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与所述后电极部连接，可通过所述杆将外部推动力施加至所述后电极部。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括多个杆，所述多个杆直接或者间接地在多个位置处与所述后电极部连接，可通过所述多个杆将外部推动力施加至所述后部，从而可控制和调节所述电极的水平倾角和竖直倾角中的至少一个。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个自动马达，所述自动马达适于间歇地或者连续地驱动一个力施加器（forceapplicator），所述力施加器直接或者间接地与所述后电极部连接。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个可调节杆，所述可调节杆连接至一个外部固定装置和所述后电极部，所述可调节杆的调节导致了所述电极的推动。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极包括下述中的至少一种：铂以及铂合金；钼以及钼合金；石墨；氧化锡陶瓷；以及，它们的混合物和组合物。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述第一耐熔材料选择下述材料：氧化铝；氧化铬；氧化镁；二氧化硅；锆石；氧化锆；以及，它们的混合物和组合物。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤9.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤6.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤2.5cm。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，所述前非电极表面被保持相对于所述前电极表面凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D2，其中0cm≤D2≤20cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤19.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤2.5cm。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，通过连接至一个外部固定装置的约束机构来稳定所述非电极部。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述后电极表面的至少一部分连接至水冷却套或空气冷却套。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，基本上全部的后电极表面都连接至水冷却套或空气冷却套。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述后电极表面的至少一部分连接至电源引线。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，基本上全部的后电极表面都连接至电源引线。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述水冷却套或空气冷却套连接至电源引线。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述水冷却套或空气冷却套连接至所述电极推动机构。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述非电极部包括多个砖形物，所述砖形物包括所述第一耐熔材料，所述砖形物的至少一部分通过连接至一个外部固定装置而被稳定。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述电极材料和非电极材料被选定为使得在生产活动期间，所述非电极部以速率WR1磨损，所述电极以速率WR2磨损，其中WR1/WR2<1.0。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，WR1/WR2≤0.5,在某些实施方案中WR1/WR2≤1/3,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/4,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/6,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/8。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的150μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质（inclusion）的概率是至少5%，在某些实施方案中至少8%，在某些实施方案中至少10%，在某些其他实施方案中至少20%。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述非电极部的底部低于所述底部壁的上表面，使得所述非电极部的底部通过所述底部表面局部稳定。
本公开内容的第二方面涉及一种用于处理玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
（A）所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括一个后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
0.10≤HT2/HT1≤1.00；
所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；以及
其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块电极主体。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，TH1/TH2≤1.00。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述容器是玻璃熔炉。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述容器还包括一个电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向炉的中心移动。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述多个电极材料块形成至少两个段，每一段连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述段独立且单独地向内朝向炉的中心移动。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与所述后电极部连接，可通过所述杆将外部推动力施加至所述后电极部。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括多个杆，所述多个杆直接或者间接地与所述后电极部的多侧连接，可通过所述多个杆将外部推动力施加至所述多侧，从而可控制和调节所述电极的水平倾角和竖直倾角中的至少一个。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个自动马达，所述自动马达适于间歇地或者连续地驱动一个力施加器，所述力施加器直接或者间接地与所述后电极部连接。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个可旋转螺杆（screw），所述可旋转螺杆连接至一个外部固定装置和所述后电极部，所述可旋转螺杆的旋转导致了所述电极的推动。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述电极包括下述中的至少一种：铂以及铂合金；钼以及钼合金；石墨；氧化锡陶瓷；以及，它们的混合物和组合物。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述第一耐熔材料选自下述材料：氧化铝；氧化铬；氧化镁；二氧化硅；锆石；氧化锆；以及，它们的混合物和组合物。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，0.10≤TH1/TH2<1.00,在某些实施方案中0.20≤TH1/TH2<1.00,在某些实施方案中0.0≤TH1/TH2≤0.80,在某些实施方案中0.30≤TH1/TH2<0.70,在某些实施方案中0.40≤TH1/TH2<0.60。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤9.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤8.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤7.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤6.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤2.5cm。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，所述前非电极表面被保持相对于所述前电极表面凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D2，其中0cm≤D2≤20cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤19.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤2.5cm。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，通过连接至一个外部固定装置的约束机构来稳定所述非电极部。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述后电极表面的至少一部分连接至水冷却套或空气冷却套。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，基本上全部的后电极表面都连接至水冷却套或空气冷却套。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述后电极表面的至少一部分连接至电源引线。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，基本上全部的后电极表面都连接至电源引线。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述水冷却套或空气冷却套连接至电源引线。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述水冷却套或空气冷却套连接至所述电极推动机构。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述非电极部包括多个砖形物，所述砖形物包括所述第一耐熔材料，所述砖形物的至少一部分通过连接至一个外部固定装置而被稳定。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，在生产活动期间，所述非电极部以速率WR1磨损，所述电极以速率WR2磨损，其中WR1/WR2<1.0。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，WR1/WR2≤0.5,在某些实施方案中WR1/WR2≤1/3,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/4。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的10μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质的概率是至少5%，在某些实施方案中至少8%，在某些实施方案中至少10%，在某些其他实施方案中至少20%。
在根据本公开内容的第二方面的容器的某些实施方案中，所述非电极部的底部低于所述底部壁的上表面，使得所述非电极部的底部通过所述底部表面被局部稳定。
本公开内容的第三方面涉及一种用于处理玻璃熔体的方法，包括：
（I）提供一个炉，所述炉包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
（A）一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括一个后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；
0.01≤HT2/HT1<1.00；
所述炉包括一个电极推动机构，适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向所述炉的中心移动；以及
（II）推动所述电极向内朝向所述炉的中心，从而适应生产活动期间所述电极的前表面的磨损。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，TH1/TH2≤1.00，在某些实施方案中TH1/TH2≤0.90，在某些实施方案中TH1/TH2≤0.80,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.70,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.60,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.50,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.40,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.30。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述容器是玻璃熔化炉。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，0.30≤HT2/HT1<1.00;在某些实施方案中0.50≤HT2/HT1<1.00;在某些其他实施方案中0.70≤HT2/HT1<1.00。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块电极主体。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述多个电极材料块形成至少两个段，每一段都连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述段独立且单独地向内朝向所述炉的中心移动。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与所述后电极部连接，可通过所述杆将外部推动力施加至所述后电极部。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述电极推动机构包括多个杆，所述多个杆直接或者间接地与所述后电极部的多个位置连接，在步骤（II）中通过所述多个杆将外部推动力施加至多个侧面，从而可控制和调节所述电极的水平倾角和竖直倾角中的至少一个。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个自动马达，所述自动马达适于间歇地或者连续地驱动一个直接或者间接地与所述后电极部连接的力施加器，以及在步骤（II）中所述马达被间歇地或者连续地致动，以驱动所述力施加器，从而推动所述电极。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个杆，所述杆连接至一个外部固定装置且所述后电极部具有一个可调节的长度，以及步骤（II）包括调整所述外部固定装置和所述后电极部之间的所述杆的长度，从而推动所述电极。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，在步骤（II）中，所述电极被推动，使得所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤9.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤8.0cm,在某些实施方案中，0.5cm≤D1≤7.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤6.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤2.5cm。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，在大部分的生产活动期间，在步骤（II）中，所述电极被推动，使得所述前非电极表面被保持相对于所述前电极表面凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D2，其中0cm≤D2≤20cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤19.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤2.5cm。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，在步骤（II）中，通过连接至一个外部固定装置的约束机构来稳定所述非电极部。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述后电极表面的至少一部分连接至水冷却套或空气冷却套，并且被水冷却套或空气冷却套冷却。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述水冷却套或气冷却套连接至所述电极推动机构。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，在生产活动期间，所述非电极部以速率WR1磨损，所述电极以速率WR2磨损，其中WR1/WR2<1.0。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，WR1/WR2≤0.5,在某些实施方案中WR1/WR2≤1/3,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/4,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/8。
在根据本公开内容的第三方面的方法的某些实施方案中，所述非电极材料被选定为使得所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的10μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质的概率是至少5%，在某些实施方案中至少8%，在某些实施方案中至少10%，在某些其他实施方案中至少20%。
本公开内容的各个方面的一个或多个实施方案具有如下一个或多个优势。首先，通过推动所述电极来补偿被消耗的电极材料，可非常显著地延长容器（例如，玻璃熔化炉）的寿命，有效地降低了由相同的炉所制造的每单位产品的成本。其次，通过使用大的单块电极块，与使用多个小电极相比，可减小在电极和非电极耐熔材料之间的接口面积，有效地减少从侧壁脱落进入玻璃熔体的非耐熔材料的量，从而减少了源自容器耐熔材料的条痕、条纹和杂质的量。第三，使用大面积的单块电极可降低流过电极的电流密度，有效地降低电极的温度，延长电极的寿命，并且减小对邻近的非电极耐熔材料的侵蚀。第四，使用可推动的电极使得能够将前电极定位在最优位置处，在玻璃熔体内保持光学电流密度，从而获得更好的温度梯度，获得更好的混合和熔化，从而获得更好质量的熔融玻璃材料。第五，使用由多个堆叠的较小的电极块制成的大的单块电极，实现了大电极的好处，且没有单体、单个、大的单块电极的高昂成本。第六，使用包括多个块的堆叠电极使得能够对所述电极的单独地并且独立可推动的多个部分进行分段，使得构造、维护和推动大的电极块经济上可行。最后，本发明尤其有利于装备有磨损速率显著高于非电极耐熔材料的磨损速率的电极的炉，例如用熔融氧化锆砖形物以及侧壁SnO2电极构造的玻璃熔化罐。
本发明的其他特征和优势将列出在随后的详细描述中，部分其他特征和优势将由本领域技术人员从描述中明了，或者通过实践如所记载的描述以及权利要求还有附图中描述的本发明认识到。
应理解，前述总体描述和随后的详细描述仅是本发明的示例，并且意在提供一个用于理解如所要求的本发明的本质和特点的概览或框架。
随后的附图被包括，以提供对本发明的进一步理解，并且被纳入且构成本说明书的一部分。
附图说明
在附图中：
图1示意性示出了根据本公开内容的一个实施方案的玻璃熔体处理容器的侧壁的正视图，所述玻璃熔体处理容器包括嵌入非电极耐熔壁中的电极阵列。
图2示意性示出了根据本公开内容的另一实施方案的玻璃熔体处理容器的侧壁的正视图，所述玻璃熔体处理容器包括嵌入非电极耐熔壁中的大的单块电极阵列。
图3示意性示出了根据本公开内容的另一实施方案的玻璃熔体处理容器的一部分的截面视图，所述玻璃熔体处理容器包括由一堆电极块形成的大的单块电极。
具体实施方式
在随后的详细描述中，出于解释而非限制的目的，给出了公开具体细节的示例实施方案，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，得益于本公开内容，可在脱离在此公开的具体细节的其他实施方案中实践本发明。此外，可能省略了对于公知设备、方法和材料的描述，以避免模糊对本发明的描述。最后，只要适用，相似的参考数字指的是相似的元件。
玻璃制品通常通过如下方法制成，首先在熔化池中熔化原料和/或碎玻璃，在所述熔化池中，原料和/或碎玻璃被加热至原材料起反应以形成流体玻璃熔体的高温。然后，玻璃熔体经受进一步的调整（conditioning），例如澄清（fining）以移除气泡，均化（homogenizing）操作例如搅拌，然后传送至成形设备（例如，浮法工艺中的锡浴、熔融下拉工艺中的隔管、流孔下拉工艺（slotdown-drawprocess）中的具有狭缝的器皿、模制工艺或压制工艺中的模具，或者滚轧工艺（rollingprocess）中的辊），在所述成形设备中，具有相对低粘度的玻璃熔体被成形为具有预期几何形状和尺寸的制品，例如玻璃板、玻璃灯壳、CRT玻壳、近净形光学透镜、管等。
在制造用于光学或光电应用中的玻璃制品（例如，照相机的透镜、LCD显示器或投影机显示器）时，通常预期它们具有非常高的成分品质和光学品质。因而，仅容忍极低水平的成分异常，表现为玻璃气泡、杂质、条痕、条纹等。在玻璃制造和处理工艺中，严格识别、减少且理想化地消除所述缺陷的来源。
玻璃制造工艺是一种高温操作，需要耐熔材料用于构造与玻璃熔体直接接触的处理装备。所述耐熔材料可以是耐熔陶瓷、金属及其组合。例如，由于即使在高温时，铂以及铂合金也具有异常好的耐熔性和耐玻璃熔体的腐蚀性，所以它们经常被用作使用高熔化温度来制造高质量玻璃的玻璃熔体传送系统的内衬（liner）材料。然而，由于高成本，只要可能，则使用铂以及铂合金的替代材料。
例如，对于典型的玻璃熔化池，其包括至少一个侧壁、一个底部壁以及可选地一个冠部，直接接触玻璃熔体的所述侧壁和所述底部壁以及所述冠部通常由耐熔陶瓷砖形物（例如，氧化铝、氧化镁、石英、氧化锆、锆石、氧化铬，以及它们的组合物和混合物）制成。这些陶瓷砖形物为高温炉提供各种不同水平的高温耐熔性、耐腐蚀性、以及机械强固性和完整性。
已知的是，与玻璃熔化和传送系统的玻璃熔体接触的耐熔壁材料可能是最终玻璃产品中成分异常的来源。例如，在操作期间，耐熔材料颗粒可能会从所述壁中脱落，并且夹带在玻璃熔体中。如果耐熔颗粒被完全熔化，并且基本上均匀地分散在最终玻璃产品中，则可能检测不到缺陷。另一方面，如果颗粒未熔化，则它可能会在最终产品中表现为具有明显不同于周围玻璃基质的光学性质的杂质。如果所述颗粒仅在玻璃均化步骤例如搅拌之后完全熔化，则将形成表明局部成分和特性不均匀的条痕。
除了其他因素，玻璃熔化和传送系统中的热轮廓（thermalprofile）、以及玻璃熔体和耐熔材料之间的反应、以及耐熔材料所经受的机械损耗都决定了耐熔材料的磨损。关于给定的玻璃材料，一种特定类型的耐熔材料可能比另一种耐熔材料更耐腐蚀。相同的耐熔物质可能在一个具有更高温度的位置比另一位置经受更严重的磨损。耐熔物质的不同区域可经受不同水平和模式的玻璃熔体对流，以及不同程度的固体颗粒损耗。
如上所述，许多玻璃熔化炉都装备有电极来提供焦耳加热，以便于熔化。可通过一个侧壁或底部壁来提供电极。由于高电流穿过所述电极，所以所述电极具有比周围耐熔材料更高的温度。这将加热周围耐熔物质，使得邻近区域过度磨损。在具有通过侧壁插入的电极的炉中，通过电流对玻璃熔体的加热导致玻璃熔体向上对流，使得紧邻上方的耐熔材料比下方的材料更加磨损。视电极和耐熔材料而定，电极和周围的壁可以不同的速率磨损。本发明人已发现，例如，在玻璃熔化炉具有由氧化锆砖形物构造的壁以及由SnO2陶瓷材料构造的侧壁电极的玻璃熔化炉的情况下，当某些无碱铝硼硅酸盐玻璃材料在其中熔化时，电极趋向于以高于ZrO2侧壁耐熔物质的速率磨损。因而，如果仅具有限定长度的固定电极被安装在炉中，则在给定时间段后，所述电极的前面将退回至邻近的氧化锆砖形物的外表面附近，退回到这样的程度以致于所述电极将不能够阻止玻璃熔体流出所述炉。当这种情况将要发生时，将需要安装新的电极，需要断电，中止生产运行，甚至拆卸现有的池，这些结合起来会产生相当大的成本。
本公开内容解决上述问题中的一个或多个。
因而，本公开内容的第一方面针对一种用于处理玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
（A）一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括一个后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
0.01≤HT2/HT1<1.00；
所述至少一个电极嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成一个基本连续的壁；以及
一个电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向炉的中心移动。
所述容器可以是，例如玻璃熔化炉、玻璃调整容器诸如澄清器、高温传送管、搅拌腔，或者它们的组合，或者任何需要加热玻璃熔体的其他设备。因而，除了其他处理以外，“处理玻璃熔体”包括熔化、澄清、调整、容纳、搅拌、允许化学反应、使其中的气体形成气泡、冷却、加热、成形、保持（holding）和流动。本发明的一个特别有利的实施方案是熔化炉，在所述熔化炉中玻璃原料、碎玻璃等被加热、起反应和混合。除了来自电极的电流提供的焦耳热流过玻璃熔体，玻璃熔体和/或其原材料可能还受其他热能源，例如在玻璃熔体的表面上方的燃烧火焰、加热所述侧壁和/或底部壁中的一个或多个的外部加热源，或者穿过耐熔壁（其中所述壁的至少一部分由耐熔金属例如铂或者铂合金构造）的电流，等等。通过流过铂壁的电流而被直接加热的所述铂系统有时称作直接电气加热铂系统。
所述容器包括至少一个第一侧壁、一个第二侧壁和一个底部壁。这些壁共同限定一个能够保持液体（例如，玻璃熔体）而不会泄露的内部空间。所述内部空间可采用各种形状，例如圆柱形、改型的圆柱形、立方体形、立方形、梯形体形、圆锥形、截锥形，以及它们的组合。所述第一侧壁和所述第二侧壁可以是立方体容器或立方形容器的处于对置关系的两个侧壁，或者是圆柱形容器的连续圆柱形壁的两个对置部分。在某些实施方案中，两个侧壁都包括至少一个电极和一个非电极部，所述至少一个电极和所述非电极部共同形成一个连续的壁，有利地，所述连续的壁不能渗透所述玻璃熔体。所述非电极部包括第一耐熔材料，所述电极包括不同于所述第一耐熔材料的第二耐熔材料。所述底部壁可包括与所述第一耐熔材料相同或不同的耐熔材料。在某些有利的实施方案中，所述底部壁还包括所述第一耐熔材料。此外，所述底部壁可装备有底部壁电极，所述底部壁电极可包括或者可不包括所述第二耐熔材料。所述第一侧壁和第二侧壁中的电极，以及可选地底部壁电极，都连接至电源，有利地所述电源具有交流电压，所述电源根据焦耳定律P=I2R（其中，P是电气加热功率；I是电流；以及，R是玻璃熔体在熔化状态下的电阻）提供具有预期电流密度分布的受控电流流过玻璃熔体，产生了预期的热能至玻璃熔体。然后，经由例如对流或传导，热能可被传递至玻璃熔体的其他部分。已知的是，在低温例如室温时，大多数的玻璃材料是弱电导体；然而，在高温时，由于包含在其中的金属离子的更高的移动性，它们的电阻率可显著减小，使得焦耳加热是可能的。
如在此所使用的，电极、或者非电极部、或者侧壁的高度是其在平行于重力矢量方向上的尺寸，厚度是在垂直于重力矢量并且基本上垂直于电极和/或非电极部的前表面的方向上的尺寸，宽度是在垂直于厚度和高度的方向上的尺寸。
在某些实施方案中，所述容器的第一侧壁和第二侧壁相对于所述容器的中心平面基本上对称。在那些实施方案中，第一侧壁和第二侧壁的各个部分、部和部件的尺寸，例如高度、厚度、长度等，基本上是相同的。
在其他实施方案中，所述容器的第一侧壁和第二侧壁相对于所述容器的中心平面基本上非对称。因而，在那些实施方案中，第一侧壁和第二侧壁的各个部分、部和部件的尺寸，例如高度、厚度、长度等，并非全部相同。因而，例如，当涉及厚度TH1时，第一侧壁的TH1可能独立且单独地与第二侧壁的TH1相同或不同。这同样适用于值例如TH2、HT1、HT2、WT1、WT2和其他尺寸和参数。
图1示意性示出了根据本公开内容的一个具体实施方案的侧壁的正视图，所述容器包括：一个非电极部101，所述非电极部101由第一耐熔材料制成；以及，多个电极103a、103b、103c、103d、103e、103f、103g、103h和103i，所述多个电极由第二耐熔材料制成，且所述多个电极共同形成3×3阵列。有利地，另一对置的侧壁具有基本上对称的结构，即包括嵌入在耐熔壁中的3×3阵列的电极的结构。一个侧壁上的电极可连接至单个电源的一个极（pole），例如变压器的次级绕组的单个引线，而另一侧壁上的电极连接至同一单个电源的另一极。在一个尤其有利的实施方案中，同一侧上的电极连接至多个分立电源，每一电源被独立且单独地控制，且与另一侧壁上的对应的电极形成多个电回路。对于极其大的玻璃处理设备例如熔化炉，使用大量电极可能是必要的，其中相比于侧壁的总体尺寸，所述电极相对小。在图1的具体实施方案中，所述侧壁的非电极部具有的总体高度为HT1，每一电极具有大致相同的高度HT2，且HT2/HT1<1/3。如下面所描述的，相同侧壁上的每一电极可被单独且独立地机械控制，并且是可推动的。对于相对小的玻璃处理容器例如玻璃熔化炉，图1中示出的实施方案的设计具有一个缺点。如上面所描述的，侧壁的电极和非电极部之间的接口由于玻璃熔体更高的温度以及强对流会尤其倾向于有更高的腐蚀速率。因而，嵌入在所述壁中的、具有相对小尺寸的多个电极形成了所述电极和包含在非电极部中的第一耐熔材料之间的相对大的总接口面积和/或长度，这可导致第一耐熔材料的不希望出现的高水平的腐蚀，最后导致最终玻璃产品中的杂质、条痕或其他成分不均一。
图2示出了根据本公开内容的玻璃处理容器的第二实施方案的侧壁的正视图。在该实施方案中，每一侧壁包括：（i）一个非电极部201，所述非电极部201具有高度HT1和宽度WT1，且包括第一耐熔材料；以及，（ii）多个电极203a、203b和203c，所述电极包括被嵌入在所述非电极部中的第二耐熔材料，每一所述电极具有高度HT2和宽度WT2，其中HT2/HT1≥0.50。与图1的实施方案相比，图2的实施方案利用了具有明显更大的HT2/HT1比率的电极。因而，如果图2的侧壁高度与图1的侧壁高度相同，则电极203a、203b和203c将比103a、103b、103c、103d、103e、103f、103g、103h和103i中的任何一个都高。有利地，每一个电极203a、203b和203c都具有在正常的玻璃处理操作期间与玻璃熔体直接接触的前面。使用这种大的单块电极块203a、203b和203c，相当大地减小了所述电极和所述非电极耐熔材料之间的接触接口，相比于图1的实施方案，会导致对第一耐熔材料的更少的腐蚀。
图3示意性示出了根据一个实施方案的玻璃熔体处理容器的截面的一部分，所述实施方案利用类似于图2中示出的实施方案的大的单块电极块。在图3中，侧壁301包括：一个单块电极块307，由一堆的包括第二耐熔材料的较小的块307a、307b、307c和307d形成；以及，一个非电极部303，包括多个第一耐熔材料块303a、303b和303c。非电极部具有总体高度HT1和厚度TH1。单块电极块具有高度HT2和厚度TH2。非电极部的前非电极表面面向容器的中心线300，并且在正常操作期间直接接触玻璃熔体（未示出）。在容器的正常操作期间，电极块307的前电极表面接触玻璃熔体。在图3中示出的具体实施方案中，所述前电极表面的底部位于所述底部壁的上表面上方，且其间的距离是HT3。
根据本公开内容的第一方面，0.01≤HT2/HT1<1.00。因而，所述电极的高度小于所述非电极部的高度。相对于总体的侧壁高度，所述电极看具有相对小的高度。例如，HT2/HT1比率可以是例如0.01、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25等。在这种情况下，多个电极可存在于同一侧壁上，以形成M×N阵列，所述M×N阵列包括在高度方向上的每一列中的M个电极，以及在宽度方向上的每一行中的N个电极，例如在图1示出的实施方案中。这种电极阵列对于极大的玻璃处理容器是有利的，所述极大的玻璃处理容器例如是高度至少为2米的玻璃熔化器，在某些实施方案中高度为至少3米。然而，出于上面关于降低形成非电极部的第一耐熔材料的腐蚀所提及的原因，在某些实施方案中，具有至少为0.30的大的HT2/HT1比率的大电极是有利的，尤其是具有相对小的总体侧壁高度的那些电极，例如其中HT12.0米，在某些实施方案中HT1≤1.8米，在某些实施方案中HT1≤1.6米,在某些实施方案中HT1≤1.4米,在某些实施方案中HT1≤1.2米,在某些实施方案中HT1≤1.0米,在某些实施方案中HT10.9米,在某些实施方案中HT1≤0.8米。在某些实施方案中，甚至更有利的是0.50≤HT2/HT1<1.00；在某些其他实施方案中0.70≤HT2/HT1<1.00。然而，期望的是，前电极表面的底部在底部壁的上表面以上，使得在最底部电极的底部与玻璃熔体处理容器的底部壁的上表面之间存在至少一个不可忽略的距离HT3。已发现，不可忽略的距离HT3的存在有利于在玻璃熔体内形成预期的电流密度分布。在某些实施方案中，期望的是HT3≥5cm,在某些其他实施方案中HT3≥10cm,在某些其他实施方案中HT3≥15cm,在某些其他实施方案中HT3≥20cm。
大的单块主体的电极（例如图1中示出的）可以由单个的第二耐熔材料块制成。因而，市售的单个块可被插入侧壁的非电极部，以用作电极。在某些实施方案中，例如图2和图3中示出的那些，尤其是希望使用大且高的电极的那些实施方案中，多个市售轻易可获取的、由第二耐熔材料制成的块可以通过一个堆叠在另一个上方的方式来建造单个单块电极。相比于制造具有相同的堆尺寸的单个单块电极，使用一堆较小的块来构造大的单块电极存在多个独特优势。首先，具有可接受的质量的单体（uni-body）、大尺寸的单块耐熔电极材料可能是非常昂贵的。与一堆的M个较小的块体积等同的单体、大块的成本可能显著高于组合的M个较小的块的成本。第二，当使用非常大尺寸的电极时，总重量可能非常重，使得作为单件推动可能非常困难。一堆的多个块可形成为多个较小且较轻的组，每一组是单独且独立地可推动的。第三，在构造容器期间，相比于处理单个易于使用的件，处理多个小块容易得多，使得有可能手动移动所述块，而不需要重型机械装置。这在具有有限空间的工厂中可能是重要的。已进一步表明，就电气性能而论，一堆的多个电极块可与单个大块以基本相同的水平工作。在一个包括多个第二耐熔材料块的堆叠电极中，非常期望在各个块内以及相邻的块之间不存在任何明显的空隙或间隙，从而确保整体电极的令人满意的电气性能、热性能和机械性能。空隙或间隙可导致电流密度不均匀、温度梯度、操作期间电极的不均匀磨损、电极块的应力和破损。使得通常用作电极材料的单个大块陶瓷块具有高的成分均匀性且没有空隙是困难的。此外，由于制造难度不断增加，陶瓷块的尺寸越大，它将越容易受到残余应力，所述残余应力对于电极的长期稳定性是致命的。
因而，在本公开内容的某些有利的实施方案中，所述多个电极块形成至少两个段，所述至少两个段中的一个堆叠在另一个上方，每一段都连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于独立且单独地将所述段向内推向所述炉的中心。图3示意性示出了这一类型的具体实施方案。在所述图中，块307a和307b共同形成一个上部段，块307c和307d共同形成一个下部段。经由一个中间柔性金属网309a，所述上部段的后表面连接至水冷却套311a；以及，经由中间柔性金属网309b，所述下部段的后表面连接至水冷却套311b。推杆315b在一个末端处与水冷却套311a的背部连接，以及在另一末端处与固定装置（例如，容纳所述容器的建筑物的金属框架）317连接；以及，推杆315c在一个末端处与水冷却套311b的背部连接，以及在另一末端处与固定装置317连接。金属网309a和309b提供上部段和下部段的后表面与水冷却套之间的柔性电气接触，从而减小接触接口的电阻。通过螺钉和螺母结构将推杆315b和315c的末端固定至固定装置317。因而，通过旋转螺母319b和319c，可扩大在固定装置317和水冷却套之间的杆的长度，有效地将电极的背部推向容器的中心。在所述图中，非电极部的各个砖形物303a和303b通过连接至固定装置317以及经由稳定棒315a和315d而被稳定，所述棒315a和315d分别通过螺母319a和319d固定，类似于推杆315b和315d。因而，当电极块307被推向容器的中心时，包括303a、303b和303c的非电极部将基本保持就位，不沿着电极块移动。
电极的推动操作的时机、量和频率根据侧壁的电极和非电极部的前表面的磨损速率确定。如在此使用的，磨损速率（wearrate）或磨损率（wearingrate）被限定为正常操作期间厚度减小的平均速度。因而，通过用电极的厚度减小除以发生减小的时间间隔来得出电极磨损速率。同样，通过非电极部的厚度减小除以发生减小的时间间隔来得出非电极部的磨损速率。因而
WR1=ΔTH1/t
WR2=ΔTH2/t
其中，ΔTH1和ΔTH2分别是电极和非电极部的厚度变化；以及，t是发生ΔTH1和ΔTH2的持续时间。WR1和WR2分别大致对应于电极和非电极部的前表面的退回速度，假设完全没有推动。
通常，电极前表面的磨损速率越高，在给定时间段后应当推动电极越远，从而补偿所述磨损。侧壁的前表面和非电极部的精确磨损速率可通过建模确定、经验性地确定或者通过两者组合来确定。例如，可通过在操作周期结束时或者在炉寿命结束时测量侧壁的剩余电极和非电极部的尺寸来确定磨损速率。然后，可基于经验数据来计算相似的炉在相似条件下在给定时间段之后的磨损的精确量。所述推动可以在所述炉的寿命周期期间以相对缓慢的步调连续进行。通常，所述磨损以相对缓慢的速度出现，例如以每周几毫米或更低的规模。这使得经常推动是不期望的，因为实现电极块的精密、小行进距离存在困难，且耗费成本。因而，在某些实施方案中，尤其是在电极块大且重的实施方案中，根据炉操作的需要，期望的是间歇地推动电极块，例如每月一次、每季度一次、每六个月一次、每18个月一次、每两年一次等。在某些实施方案中，期望的是，在炉操作开始时，所述电极被安装在最佳位置处，用于容器的正常操作。在电极的前表面磨损至某一水平时，接着推动所述电极，使得所述前表面基本达到同一最佳位置。
通过力施加器手动施加推动力至电极的后部来实现所述推动。在本公开内容的某些实施方案中，电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与后电极部连接，可通过所述后电极部将外部推动力施加至后电极部。例如，在某些实施方案中，所述杆可与后电极部的后面的中心接合，使得当所述杆被沿着朝向容器的中心的方向上推动时，所述电极也在该总体方向上被推动。
在本公开内容的某些实施方案中，所述电极推动机构包括多个杆，所述多个杆直接或者间接地在多个位置处与所述后电极部连接，这样可将外部推力施加至所述后部，从而可控制和调节所述电极的水平倾角和竖直倾角中的至少一个。例如，在某些实施方案中，两个杆可与后电极部的后面的不同位置接合，每一杆仅负责推动所述电极堆的一部分。根据所述容器的操作的具体需要，所述两个杆可在不同的时间或者基本上同时被推动，从而单独且独立地推动所述电极的两个段朝向所述容器的中心。在另一实施例中，在电极块的四个拐角附近的多个位置处，四个单独的杆与电极块接合。这种多接触接合允许在期望的方向上推动电极块以及使前电极表面倾斜。所述杆与所述电极块的接合可以是直接的，例如通过直接将所述杆按压到所述电极的后部。或者，在某些有利的实施方案中，所述杆通过一个中间构件与所述电极的后部间接接合，所述中间构件例如为水冷却套或空气冷却套、钢板或整体覆盖或者局部覆盖电极的后表面的钢帽。中间板或帽的使用是有利的，原因在于它将用作力延展设备，将由推杆的末端点所施加的力传递至电极的后部的相对大面积，使得能够推动易碎的电极材料，且没有如果允许推杆的小末端直接推动所述电极块会造成损坏的风险。
在本公开内容的某些实施方案中，所述电极推动机构包括一个自动马达，所述自动马达适于间歇地或者连续地驱动一个力施加器，所述力施加器直接或者间接地与所述后电极部连接。在某些实施方案中，可通过计算机来控制所述马达。例如，在上述的推杆被用于将电极块推向容器的中心的情况下，可通过由电动马达驱动的机动化机构来推动每一推杆。所述机动化机构和电动马达被设置且控制为使得马达被间断地致动，并且被允许在每一推动操作中运行一预定时间段，从而所述杆被以预定的量推动，进而实现了所述电极块的期望量的推动。
在某些实施方案中，电极推动机构包括一个可调节杆，所述可调节杆连接至一个外部固定装置和所述后电极部，所述可调节杆的调节导致所述电极的推动。可通过调节所述电极与所述杆接合的后表面和外部固定装置之间的杆的长度来实现所述杆的推动。当所述距离增大时，由于外部固定装置不会移动，所以电极块随后将受到一个推动力。在一个实施方案中，所述杆具有附接至外部固定装置的螺纹末端，所述杆的旋转延长了所述固定装置和所述杆与所述电极接合的末端之间的距离。
所述电极包括第二耐熔材料，所述第二耐熔材料不同于所述侧壁的非电极部包括的所述第一耐熔材料。可使用任何在容器的操作温度下充分导电的耐熔材料。用于所述电极的这种第二耐熔材料的非限制性实施例包括：铂以及铂合金；钼以及钼合金；石墨；氧化锡陶瓷；以及，它们的混合物和组合物。在某些实施方案中，氧化锡陶瓷材料是尤其有利的，因为可以以相对大的尺寸、以远低于铂的价格来制造它们，并且在高温时，相比于钼和石墨，它们具有更高的抗氧化性。此外，当氧化锡电极被腐蚀时，氧化锡电极可分解到玻璃熔体中，并且在澄清器中用作澄清剂，以有助于移除玻璃熔体中的气泡。
侧壁的非电极部所包括的第一耐熔材料可以是在具体熔化条件下适合玻璃成分的需求的任何耐熔材料。第二耐熔材料的非限制性实施例包括：氧化铝；氧化铬；氧化镁；二氧化硅；锆石；氧化锆；以及，它们的混合物和组合物。
在本公开内容的容器的某些实施方案中，在大部分生产活动期间，前电极表面被保持相对于前非电极表面齐平或凹入，并且从前电极表面至前非电极表面的距离是D1，其中0.0cm≤D1≤20.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D1≤9.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D1≤2.5cm。在这些涉及相对于非电极部齐平或凹入的电极的实施方案中，基本上仅有电极块的前电极表面被暴露至玻璃熔体。与涉及突出电极的实施方案（下面更加详细地讨论）相比，这种齐平或凹入的电极设计导致在暴露于玻璃熔体的所有面积上的更加易于控制和更加均匀的电流密度分布，从而实现更加均匀的温度，以及电极块的前端的更加均匀的腐蚀。相反，在突出电极的设计中，除了前电极表面，四个侧表面部分也被暴露至玻璃熔体。暴露至玻璃熔体的前部的不规则拐角经受玻璃熔体的对流电流、不同温度、不同且不规则的电流密度，导致前部的不均匀腐蚀，拐角周围的材料的明显更高的移除速率，以及大颗粒脱落的更高概率，甚至从电极的前部分裂大块的第一耐熔材料。这种大的颗粒以及裂块可能会是最终玻璃中的杂质和条痕的重要来源。在第二耐熔材料的腐蚀速率远远低于第一耐熔材料的腐蚀速率的实施方案中，凹入的电极设计可能是尤其有利的。然而，从前电极表面至前非电极表面的距离D1不能太大，以使得电极可能仍挡住玻璃熔体，且阻止玻璃熔体通过电极和非电极部的接口流出容器。为此，在某些实施方案中，有利的是，D1≤3/4TH1,在某些实施方案中D1≤2/3TH1,在某些其他实施方案中D1≤1/2TH1,在某些其他实施方案中D1≤1/3TH1,在某些其他实施方案中D1≤1/4TH1。
在本公开内容的容器的某些实施方案中，在大部分生产活动期间，前非电极表面被保持相对于所述前电极表面凹入，以及从前电极表面至前非电极表面的距离是D2，其中0cm≤D2≤20cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤18.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤16.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤14.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤12.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤10.0cm,在某些实施方案中0.5cm≤D2≤19.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤8.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤5.0cm,在某些其他实施方案中0.5cm≤D2≤2.5cm。这是上面所讨论的“突出”电极设计。尽管所述实施方案具有上面提及的劣势，然而在其他实施方案中它也可能是期望的，例如如下这些实施方案：（i）其中已知第二耐熔材料在操作条件下牢固且耐腐蚀；或者（ii）其中期望在电极对的前电极表面之间的距离小，因为突出电极对将具有缩短的前电极表面距离。更短的电极前表面距离将使得能够获得更高的开启电流，从而实现电极之间的玻璃熔体的更高温度，以及可能更强的玻璃熔体对流，以及容器中玻璃熔体的更好的混合。
在本公开内容的容器的某些实施方案中，通过连接至外部固定装置的约束机构来稳定所述非电极部的至少一部分。在某些实施方案中，这种稳定可能是有利的，因为当电极被推动时它将阻止非电极部连同电极一起移动。在某些实施方案中，侧壁的非电极部包括多个砖形物，所述多个砖形物包括第一耐熔材料，并且这些砖形物中的至少一些通过连接至外部固定装置而被稳定。
在某些实施方案中，有利的是电极的后部被冷却。可使用例如对着后部吹的受迫空气喷射器、空气冷却套或水冷却套来完成所述冷却。如上面所讨论的，当使用冷却套例如空气冷却套或水冷却套时，冷却套可通过使用中间金属网或者不使用中间金属网直接附至后电极表面，所述推动机构例如推杆可被附接至冷却套，使得当推动所述杆时，推动力经由冷却套结构散布在相对大的面积上。当冷却套被附接至电极的后部时，它可能局部覆盖或者完全覆盖后电极表面。
经由电缆引线将电力供应至电极块。可经由例如螺钉等将电引线电缆连接至电极的后部的相对小面积。另一方面，如果冷却套被附接至电极块的后部，有利的是将电缆直接连接至所述套的金属表面，所述套将允许电流经由其间的相对大的接触面积传递至电极。
在本公开内容的容器的尤其有利的实施方案中，相比于所述电极，所述非电极部以更慢的速率磨损。因而，如果非电极部以速率WR1磨损，电极以速率WR2磨损，WR1/WR2<1.0,在某些实施方案中WR1/WR2≤0.5,在某些实施方案中WR1/WR2≤1/3,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/4,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/6,在某些其他实施方案中WR1/WR2≤1/8。在这些实施方案中，在操作活动期间将电极推向玻璃熔体将允许补偿电极的差异磨损，从而延长操作容器的运行周期或运行寿命。WR1/WR2比率越小，在操作活动期间推动电极的优势越明显。例如，在其中电极包括SnO2陶瓷块以及非电极部包括氧化锆的某些实施方案中，磨损速率比率WR1/WR2可小于1/2，与装备有不可推动的电极块的其他方面等同的容器相比，推动SnO2陶瓷电极块可使容器寿命加倍。此外，电极块的推动操作确保在操作活动期间前电极表面邻近于最佳位置，从而提高了熔化效率，改进了电启动模式，在玻璃熔体中实现了期望的温度和温度分布，在容器中形成了期望的对流流动模式，从而减少了由第一耐熔材料或第二耐熔材料造成的杂质或条痕。
在0.1≤WR1/WR2≤0.5的某些实施方案中，期望的是相对频繁地推动电极，因为相对于面向玻璃熔体的前非电极表面，前电极表面退回得快，并且前电极表面与其最佳位置的偏差相对快。
在0.5<WR1/WR2<1.0的某些实施方案中，推动电极仍然是有利的，从而保持所述前电极表面处在光学位置处，并且阻止玻璃熔体由于电极块的过度损耗而造成的泄漏。
在某些实施方案中，所述电极的厚度TH2小于所述非电极部的厚度TH1，即TH1/TH2>1.00。在这些实施方案中，前电极表面和后电极表面中的至少一个相对于同一侧上的相邻非电极表面凹入。在所述实施方案中，不管后电极表面是否相对于后非电极表面凹入，推动所述电极仍然是可能的，并且所述推动仍可延长容器寿命，提高熔化效率和质量，因为它保持了电极块相对于非电极部的最佳位置，从而确保侧壁的机械完整性和最佳的电流启动模式。
在某些尤其有利的实施方案中，所述电极的厚度TH2至少与非电极部的厚度TH1一样大，即TH1/TH2≤1.00,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.90,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.80,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.70,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.60,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.50,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.40,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.30,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.20,在某些实施方案中TH1/TH2≤0.10。在这些实施方案中，在延长的容器寿命周期期间的电极的长期推动通过可供使用的用于消耗和推动的电极材料的量变得可能。因此，对于具有小WR1/WR2比率（例如，其中0.1≤WR1/WR2≤0.5）的容器，以及具有高磨损速率WR2的电极，所述实施方案是尤其有利的。在这些有利实施方案的某些实施例中，电极块的总体厚度的相当大部分从后部非电极表面突出，在后部非电极部表面的末端处，额外的装备部件（例如，空气冷却套或水冷却套、用于接合推杆的固定装置等）可被方便地附接，且不接触侧壁的非电极部的热的后表面。在这些实施方案中，还期望的是，电极块的突出部分的底部由能够支撑所述电极块的突出部分的至少一部分重量的辊或者相似结构支撑，同时当电极块被推向玻璃熔体的中心时便于电极块的滑动。在没有支撑块的情况下，电极块的未支撑的突出部分的重量可使得前电极表面朝上倾斜，在电极块和非电极部之间的接口处形成间隙，以及玻璃熔体从间隙流出该容器。
作为推动根据本公开内容的第一方面的电极的结果，降低了从侧壁的非电极部脱落大颗粒的概率。因而，根据本公开内容的第一方面的容器尤其适合用于如下的容器，例如所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的150μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质的概率是至少5%、在某些实施方案中至少8%、在某些实施方案中至少10%、在某些其他实施方案中至少20%的玻璃熔化炉。这个概率越高，本公开内容的第一方面越有利，因为根据第一方面，大块电极的使用显著减小了电极和非电极部之间的接口面积，从而减小了开始生成第一耐熔材料的这种大颗粒的概率。
在根据本公开内容的第一方面的容器的某些实施方案中，所述非电极部的最低部分低于所述底部壁的上表面，使得所述非电极部的最低部分被底部壁局部稳定。在这些实施方案中，当电极块被推动朝向所述容器的中心时，由于所述电极块和所述非电极部之间的摩擦力，紧邻电极块下方的非电极部随之一起移动的趋势被减小或完全消除。
本公开内容的第二方面涉及一种用于处理玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
（A）一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括一个后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
0.10≤HT2/HT1≤1.00;
所述至少一个电极嵌入在所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；以及
其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，以形成一个连续的单块电极主体。
因而，本公开内容的第二方面与第一方面的不同之处在于，在第一方面中，电极推动机构存在的目的是用于移动所述电极，并且所述电极可以是或者可以不是一堆的多个块；而在第二方面中，所述电极包括一堆的多个块，并且所述容器可以包括或者可以不包括电极推动机构。所述第一方面和第二方面彼此重叠。上面概括描述的第二方面的各种实施方案可能落入或者可能未落入第一方面的范围内，上面概括描述的第一方面的各种实施方案也可能落入或者可能未落入第二方面的范围内。因而，可从具有共同特征的第一实施方案的各种实施方案的上述描述中推测第二方面的各种实施方案的细节和优势。
本公开内容的第三方面针对一种使用根据本公开内容的所述第一方面和所述第二方面的容器来处理玻璃熔体的方法。所述方法包括如下步骤：
（I）提供一个炉，所述炉包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
（A）一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及
（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
所述至少一个电极嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；
TH1/TH2≤1.00;
0.05≤HT2/HT1<1.00；
所述炉包括一个电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向所述炉的中心移动；以及
（II）推动所述电极向内朝向所述炉的中心，从而适应生产活动期间所述电极的前表面的磨损。
因而，可参考上面描述的第一方面和第二方面的各种实施方案来推测上面概括描述的第三方面的各种实施方案的细节和优势。
具体地，根据本公开内容的第三方面的方法包括在电极操作期间推动所述电极向内朝向所述容器的中心以适应磨损的步骤。在上面相关于第一方面和第二方面的各种实施方案描述了推动电极的方式和时机。在通过工人操作所述容器来手动执行所述推动的情况下，期望的是，切断供应至电极的电引线的电源，从而确保工人的安全。还期望的是，在短时间内执行所述推动操作，从而使玻璃处理（例如，熔化工艺）的中断最小化。在实现了期望量的推动之后，工人立即离开容器，恢复供电，从而恢复正常操作。已表明，电极对的每一推动操作可在2小时内完成，在某些实施方案中在1小时内完成，在某些其他实施方案中在30分钟内完成，在某些其他实施方案中在15分钟完成，从而使得对总体玻璃生产操作只造成小的干扰（如果存在的话）。
本领域普通技术人员应明了，可在不背离本发明的范围和精神的前提下，对本发明做出各种改型和变体。因而，本发明意在覆盖只要落入随附的权利要求和它们的等同物的范围内的本发明的所有改型和变体。

Claims (23)

1.一种用于形成和/或容纳玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
(A)一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：(A1)一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；(A2)一个后非电极表面；以及，(A3)第一耐熔材料；以及
(B)至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：(B1)一个前电极表面，所述前电极表面面向玻璃熔体并且具有高度HT2和宽度WT2；(B2)一个后电极部，所述后电极部包括后电极表面；以及，(B3)第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
其中，0.01≤HT2/HT1<1.00；
所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本连续的壁；以及
一个电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述至少一个电极相对于所述非电极部向内朝向炉的中心移动,
其中在大部分的生产活动期间，所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20cm。
2.根据权利要求1所述的容器，其中0.30≤HT2/HT1<1.00。
3.根据权利要求1或2所述的容器，其中TH1/TH2≤1.00。
4.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块电极主体。
5.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成至少两个段，每一段连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述段独立且单独地向内朝向炉的中心移动。
6.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与所述后电极部连接，外部推动力可通过所述杆施加至所述后电极部。
7.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述电极推动机构包括一个可调节杆，所述可调节杆连接至一个外部固定装置和所述后电极部，所述可调节杆的调节导致了所述电极的推动。
8.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述电极包括下述中的一种：铂；钼；石墨；氧化锡陶瓷；以及它们的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述第一耐熔材料选自下述材料：氧化铝；氧化铬；氧化镁；锆石；氧化锆；以及它们的混合物。
10.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述后电极表面的至少一部分连接至水冷却套或空气冷却套。
11.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述后电极表面的至少一部分连接至电源引线。
12.根据权利要求1或2所述的容器，其中在生产活动期间，所述非电极部以速率WR1磨损，所述电极以速率WR2磨损，其中WR1/WR2<1.0。
13.根据权利要求12所述的容器，其中WR1/WR2≤0.5。
14.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的150μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质的概率是至少5％。
15.一种用于形成和/或容纳玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：
所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：
(A)一个非电极部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：(A1)一个前非电极表面，所述前非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；(A2)一个后非电极表面；以及，(A3)第一耐熔材料；以及
(B)至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：(B1)一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；(B2)一个后电极部，包括一个后电极表面；以及，(B3)第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；
TH1/TH2≤1.00；
0.10≤HT2/HT1≤1.00；
所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；
所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；以及
其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块电极主体；以及
其中在大部分的生产活动期间，所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20cm。
16.一种用于形成和/或容纳玻璃熔体的方法，包括：
(I)提供一个炉，所述炉包括根据权利要求1或15所述的容器；以及
(II)推动所述电极向内朝向所述炉的中心，从而适应生产活动期间所述电极的前表面的磨损，
其中在大部分的生产活动期间，在步骤(II)中，所述电极被推动，使得所述前电极表面被保持相对于所述前非电极表面齐平或凹入，以及从所述前电极表面至所述前非电极表面的距离是D1，其中0cm≤D1≤20cm。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述容器是玻璃熔化炉。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述至少一个电极包括一堆的多个电极材料块，从而形成连续的单块电极主体。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个电极材料块形成至少两个段，每一段连接至一个单独且独立的电极推动机构，所述电极推动机构适于推动所述段独立且单独地向内朝向所述炉的中心移动。
20.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述电极推动机构包括一个杆，所述杆直接或者间接地与所述后电极部联接，外部推动力可通过所述杆施加至所述后电极部。
21.根据权利要求16或17所述的方法，其中在生产活动期间，所述非电极部以速率WR1磨损，所述电极以速率WR2磨损，其中WR1/WR2<1.0。
22.根据权利要求16或17所述的方法，其中WR1/WR2≤0.5。
23.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述第一耐熔材料从所述非电极部脱落的10μm颗粒形成最终玻璃产品中的杂质的概率是至少5％。
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